Vorschlag Blei-Gel Ladegerät

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Geschrieben von Theodor Wadelow am 13. September 2009 23:33:01:

Hallo,

auf Nachfrage von hummel hier mal ein Vorschlag, wie ich mir ein einfaches Blei-Gel Ladegerät vorstelle.
Natürlich ist Prozessorsteuerung eine wünschenswerte sache, dann man man mit der Ladekurve Achterbahn mit Looping und Todesschraube fahren, aber das ist m.E. total überregt.
Andererseits, Blei-Gel-Akkus kann man wohl recht schnell zu Tode quälen und deshalb würde ich mit immerhin eine Ladestromgrenze wünschen.

Auf dem FTP-Server (Men oben -> Upload -> Upload Bereich 1 -> FTP-Server) findet ihr im Ordner "Blei-Gel-Lader" die Datei "Blei-Gel Ladegerät IU.pdf".

Das ist soweite eine simulierte Schaltung. Mein letzter rumstehender 12V Blei-Gel Akku hat sich gerade als totgestanden erwiesen, mithin wäre diese Schaltung genau die richtige gewesen.
Vermutlich werde ich sie selber irgendwann bauen und testen, aber das geht jetzt erstmal nicht mehr :-[

Diese Schaltung erfüllt 3 Dinge für einen 12V 4..15Ah Akku:
1) Regelbare Ladeschlußspnnung (Poti R4) 13..16V
2) Regelbarer Ladestrom (Poti R8) 0,5..1,5A
3) Regelbare Erhaltungsladespannung (Poti R13) 12..15V

Damit erzeugt sie etwa das Ladeprofil "Constant Current-Constant Voltage" aus den im letzten Thread angesprochenen Panasonic-Datenblättern.

Hummel hat gefordert, daß die Schaltung mit 16V aus einem Laptop-Netzteil versorgt werden soll.
Dafür der bekannte LM2940 Low-Drop-Spannungsregler in der -5 Version für 5V Referenzspannung.

Fehler/Anmerkungen im Schaltplan:

D1,C1,V2: Das ist ein simuleierte Batterie ! Hier wird statt des eingerahmten Bereichs die echte Batterie angeschlossen.

Bei Ladestrom >1,4A ist natürlich R1 > 2W benötigt. Empfehlung: R1 = 1Ω; 5 Watt

R4, R13: viel Abwärme! (0,6W und 0,125W) Mindestens die großen Potis mit 6mm Achse verwenden.

Q7 muß relativ viel Strom schalten. Nicht mit BC55x/BC560 ersetzen.

D3 darf klein (0,3W) sein.

D5 sollte den Ladestrom schaffen. 1N5821 reicht u.U. auch. Muß aber Schottky sein.

Q6, Q7: u.U. kühlen. Nicht zu eng verbauen.

R11 auch 22k möglich.

R15: u.U. weglassen.

LED1 wurde mit ca. 1,66V Flußspannung konzipiert. Leuchtet eine echte LED nicht, dann R5 -> 33Ω und R14 -> 390Ω versuchen

Vom Aufbauer zu ergänzen:

Einschaltkontrolle

Verpolungsschutz an Batterieseite (2A Sicherung + Reverse-Diode)

Sicherung im Eingang der Schaltung (1,6A oder 2A träge)

Testen der Schaltung

Timer zum Überwachen der Umschaltung auf Erhaltungsladung nach 12..16 Stunden bzw. Notabschaltung, wenn der Akku wegen Fehler die Ladeschlußspannung nicht mehr erreicht.

Ich stelle mir die Inbetriebnahme so vor:

1. Batterie ab. Versorgung >= 16V.
2. Spannung am LM2940 Ausgang messen. R4 einstellen, so daß je nach Temperatur die erwartete Ladeschlußspannung (ca. 14,4..14,7 V) an den Batterieklemmen liegt.
3. R8 = "oben" (R9 verbunden mit R1) -> minimale Ladestromgrenze.
4. Statt "Batterie-Ersatz" dann eine echte, leere Batterie anklemmen. Prüfe: Strom klein (maximal ca. 0,5A)?
5. R8 aufdrehen, bis 0,1C Ladestrom erreicht.
6. Bei Erreichen der Ladeschlußspannung (14,4...14,7V) R4 zurückdrehen, bis LED1 leuchtet. (Umschaltung auf erhaltungsladung)
7. Batterie trennen und an den Batterieklemmen mit R13 ca. 13,8V Erhaltungsspannung einstellen.
8. Batterie wieder anklemmen -> LED "Erhaltungsladung" bleibt hoffentlich an. Das "Ladegerät" verhält sich jetzt wie ein 13,8V Netzteil, bis der eingestellte Strom für normale Ladung (ca. 0,1C) überschritten wird. Dann beginnt ein neuer Ladezyklus. Kleine Last kann so am Ladegerät hängend mitversorgt werden.

Grenzen der Schaltung:

Kein perfekter Kurzschlußschutz ! Unter 5V Ausgangsspannung kann der LM2940 nur mit interner Stromgrenze arbeiten. R1 brennt dann u.U. weg.

Hoher Standby-Verbrauch wegen dem LM2940, der min. 50mA im Ausgang braucht, um stabil zu arbeiten

Die Ladestromkurve ist nicht wirklich flach

Spannung der Erhaltungsladung ist z.T. gekoppelt mit Erkennung des Ladeschluß -> Nebenwirkungen ?

Verlustreiche Regelung mit Dropregler. Das ist nicht sehr zeitgemäß. Ein Schaltnetzteil wäre besser.

Ich habe die Schaltung nicht getestet, wohl aber simuliert und denke, daß sie einigermaßen laufen sollte.
Bei der Inbetriebnahme: Vorsicht, vorsicht und nochmals Vorsicht.
Wenn ein Blei-Gel Akku heftig überladen wird ist er bald kaputt. Deshalb erste Ladeversuche nur unter Aufsicht (Strom- und Spannungsmessung am Akku!) durchführen.

Bei Tests bitte gerne hier im Forum melden. Würde micht sehr interessiern, ob das so auch in real läuft.
Wer macht eine Teileliste mit Bestellnummern und Preisen z.B. für Reichelt ?
-Theo

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